Помощь студентам в учебе
Разработка методики по выбору метода управления космическим аппаратом на этапе проектирования
|
Введение 7
1 Методы управления космическим аппаратом 10
1.1 Анализ развития управления космическим аппаратом 10
1.2 Процесс управления космическим аппаратом 19
1.2.1 Цель процесса управления 19
1.2.2 Задачи процесса управления 20
1.2.3 Функции процесса управления 21
1.2.4 Контуры процесса управления 22
1.2.5 Модель процесса управления 26
1.3 Методы управления космическим аппаратом 29
1.3.1 Командный метод управления 29
1.3.2 Программный метод управления 30
1.3.3 Командно-программный метод управления 32
1.3.4 Программно-временной метод управления 33
1.3.5 Автономный метод управления 35
1.3.6 Координатный метод управления 37
1.3.7 Координатно-временной метод управления 39
1.3.8 Координатно-программный метод управления 40
1.3.9 Сопоставление методов управления 41
1.4 Постановка задачи исследования 42
1.5 Выводы по главе 1 44
2 Формирование модели выбора метода управления космическим аппаратом 45
2.1 Формирование поля знаний 45
2.2 Составление модели выбора метода управления космическим аппаратом 46
2.2.1 Значения выходного параметра 46
2.2.2 Выдвижение промежуточных гипотез 47
2.2.3 Определение исходных параметров 53
2.2.4 Модель экспертной системы 56
2.3 Составление методики по выбору метода управления космическим аппаратом 57
2.4 Выводы по главе 2 59
Заключение 74
Список сокращений 76
Список использованных источников 78
1 Методы управления космическим аппаратом 10
1.1 Анализ развития управления космическим аппаратом 10
1.2 Процесс управления космическим аппаратом 19
1.2.1 Цель процесса управления 19
1.2.2 Задачи процесса управления 20
1.2.3 Функции процесса управления 21
1.2.4 Контуры процесса управления 22
1.2.5 Модель процесса управления 26
1.3 Методы управления космическим аппаратом 29
1.3.1 Командный метод управления 29
1.3.2 Программный метод управления 30
1.3.3 Командно-программный метод управления 32
1.3.4 Программно-временной метод управления 33
1.3.5 Автономный метод управления 35
1.3.6 Координатный метод управления 37
1.3.7 Координатно-временной метод управления 39
1.3.8 Координатно-программный метод управления 40
1.3.9 Сопоставление методов управления 41
1.4 Постановка задачи исследования 42
1.5 Выводы по главе 1 44
2 Формирование модели выбора метода управления космическим аппаратом 45
2.1 Формирование поля знаний 45
2.2 Составление модели выбора метода управления космическим аппаратом 46
2.2.1 Значения выходного параметра 46
2.2.2 Выдвижение промежуточных гипотез 47
2.2.3 Определение исходных параметров 53
2.2.4 Модель экспертной системы 56
2.3 Составление методики по выбору метода управления космическим аппаратом 57
2.4 Выводы по главе 2 59
Заключение 74
Список сокращений 76
Список использованных источников 78
Современный космический аппарат (КА) - это дорогостоящая, сложная и многофункциональная система, удалённая от Земли на значительное расстояние и работающая в сложной внешней среде. Без должного контроля и разумного вмешательства в работу его систем со стороны наземной инфраструктуры управления КА может прекратить своё существование. Операции контроля и выдачи в бортовые системы любых управляющих воздействий являются основными операциями управления, как процесса, направленного на обеспечение работоспособности КА.
Управление КА в полёте - процесс поддержания их в работоспособном состоянии с момента запуска на орбиту и на протяжении всего срока активного существования. Процесс управления КА происходит благодаря реализации полётных операций, которые включают в себя подготовку наземной инфраструктуры системы управления, получение информации с бортовой аппаратуры (БА) КА, оценку состояния БА и полёта КА и принятие решения по управлению.
По мере разработки и эксплуатации новых, более совершенных образцов космических аппаратов совершенствуются и технологии их управления. Вместо первых спутников простейшей конструкции появились современные космические аппараты, представляющие собой сложные электронно¬механические устройства. Помимо этого, был значительно увеличен срок активного существования КА (для первых КА - не более года, для КА, разрабатываемых в настоящее время - 15-20 лет), что дополнительно усложняет процесс управления.
В настоящее время с каждым новым выпускаемым КА процесс управления ещё усложняется за счёт следующих факторов:
- большое количество КА в спутниковой системе («ГЛОНАСС», «Гонец-Д1М»);
- выполнение большого количества целевых задач;
- ужесточение требований по надёжности КА;
- короткие зоны радиовидимости КА;
- усложнение логики функционирования КА;
- ограничение средств наземного комплекса управления.
Сейчас для каждого вновь разрабатываемого КА метод управления выбирается и корректируется на основе эмпирического опыта. Такой подход может не учитывать все сложности процесса управления разрабатываемым КА при выборе метода управления КА на этапе проектирования.
Этим и была определена цель работы - разработать методику по выбору метода управления КА на этапе проектирования, которая бы учитывала все сложности процесса управления вновь разрабатываемого КА.
Для достижения цели в работе поставлены следующие задачи:
1 Проанализировать существующие методы управления КА.
2 Определить исходные параметры для создания методики по выбору метода управления КА на этапе проектирования.
3 Разработать методику по выбору метода управления КА на этапе проектирования.
4 Апробировать методику на примере анализа процесса управления одного из эксплуатируемых КА.
При этом основное внимание уделено методам управления КА, которые используются на предприятии Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва.
Объектом исследования данной ВКР является процесс управления КА.
Предмет исследования - метод управления КА.
ВКР состоит из трёх глав, заключения, списка сокращений и списка используемой литературы.
В первой главе осуществляется анализ предметной области. Проведён анализ развития управления КА. Приведены материалы по процессу и методам управления КА. Систематизированы знания и классифицированы методы управления КА. Проведён анализ эмпирического выбора метода управления КА, выявлены недостатки, поставлены цель и задачи исследования.
Вторая глава посвящена формированию поля знаний об особенностях выбора метода управления КА на этапе проектирования. Разработана модель продукционной экспертной системы и сформирована методика по выбору метода управления КА на этапе проектирования.
Третья глава описывает спутниковую систему «Гонец-Д1М», методы управления КА, которые используются для управления данной системой. Проведён выбор метода управления для КА спутниковой системы «Гонец- Д1М» по разработанной методике. На основе сравнительного анализа эксплуатируемых методов управления, а также методов управления, полученных по разработанной методики, показана эффективность применения данной методики.
В заключении обобщены результаты работы.
В библиографическом списке представлены первоисточники, использованные в ходе проведённых исследований.
Общий объём ВКР составляет 83 страницы, 25 эскизов, 4 таблицы, 46 первоисточников.
Управление КА в полёте - процесс поддержания их в работоспособном состоянии с момента запуска на орбиту и на протяжении всего срока активного существования. Процесс управления КА происходит благодаря реализации полётных операций, которые включают в себя подготовку наземной инфраструктуры системы управления, получение информации с бортовой аппаратуры (БА) КА, оценку состояния БА и полёта КА и принятие решения по управлению.
По мере разработки и эксплуатации новых, более совершенных образцов космических аппаратов совершенствуются и технологии их управления. Вместо первых спутников простейшей конструкции появились современные космические аппараты, представляющие собой сложные электронно¬механические устройства. Помимо этого, был значительно увеличен срок активного существования КА (для первых КА - не более года, для КА, разрабатываемых в настоящее время - 15-20 лет), что дополнительно усложняет процесс управления.
В настоящее время с каждым новым выпускаемым КА процесс управления ещё усложняется за счёт следующих факторов:
- большое количество КА в спутниковой системе («ГЛОНАСС», «Гонец-Д1М»);
- выполнение большого количества целевых задач;
- ужесточение требований по надёжности КА;
- короткие зоны радиовидимости КА;
- усложнение логики функционирования КА;
- ограничение средств наземного комплекса управления.
Сейчас для каждого вновь разрабатываемого КА метод управления выбирается и корректируется на основе эмпирического опыта. Такой подход может не учитывать все сложности процесса управления разрабатываемым КА при выборе метода управления КА на этапе проектирования.
Этим и была определена цель работы - разработать методику по выбору метода управления КА на этапе проектирования, которая бы учитывала все сложности процесса управления вновь разрабатываемого КА.
Для достижения цели в работе поставлены следующие задачи:
1 Проанализировать существующие методы управления КА.
2 Определить исходные параметры для создания методики по выбору метода управления КА на этапе проектирования.
3 Разработать методику по выбору метода управления КА на этапе проектирования.
4 Апробировать методику на примере анализа процесса управления одного из эксплуатируемых КА.
При этом основное внимание уделено методам управления КА, которые используются на предприятии Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва.
Объектом исследования данной ВКР является процесс управления КА.
Предмет исследования - метод управления КА.
ВКР состоит из трёх глав, заключения, списка сокращений и списка используемой литературы.
В первой главе осуществляется анализ предметной области. Проведён анализ развития управления КА. Приведены материалы по процессу и методам управления КА. Систематизированы знания и классифицированы методы управления КА. Проведён анализ эмпирического выбора метода управления КА, выявлены недостатки, поставлены цель и задачи исследования.
Вторая глава посвящена формированию поля знаний об особенностях выбора метода управления КА на этапе проектирования. Разработана модель продукционной экспертной системы и сформирована методика по выбору метода управления КА на этапе проектирования.
Третья глава описывает спутниковую систему «Гонец-Д1М», методы управления КА, которые используются для управления данной системой. Проведён выбор метода управления для КА спутниковой системы «Гонец- Д1М» по разработанной методике. На основе сравнительного анализа эксплуатируемых методов управления, а также методов управления, полученных по разработанной методики, показана эффективность применения данной методики.
В заключении обобщены результаты работы.
В библиографическом списке представлены первоисточники, использованные в ходе проведённых исследований.
Общий объём ВКР составляет 83 страницы, 25 эскизов, 4 таблицы, 46 первоисточников.
Результатом данной диссертационной работы стала методика по выбору метода управления КА на этапе проектирования.
В ходе работы были решены следующие задачи:
1 Проанализированы существующие методы управления КА, выявлены недостатки в применяемом на данный момент выборе метода управления КА, а также определена необходимость выбора метода управления КА на этапе проектирования.
2 Сформировано поле знаний, определены параметры для создания методики, построена двухуровневая модель экспертной системы по выбору метода управления КА с использованием продукционных правил.
3 Разработана методика по выбору метода управления КА, которую возможно использовать на этапе проектирования и которая учитывает все сложности процесса управления нового разрабатываемого КА. Методика по выбору метода управления КА на этапе проектирования состоит из восьми этапов.
4 Проведена апробация разработанной методики по выбору метода управления КА на этапе проектирования на примере КА спутниковой системы
«Гонец - Д1М». В результате апробации было отмечено полное совпадение полученных методов управления КА спутниковой системой «Гонец-Д1М» с методами, используемыми в данный момент. Это показывает возможность применения разработанной методики на этапе проектирования.
Научная новизна: предложена методика по выбору метода управления КА на этапе проектирования, учитывающая все сложности процесса управления КА.
Практическая значимость: предложенная методика может применяться на предприятии Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва для определения метода управления КА с целью учёта требований к создаваемой космической системе
В ходе работы были решены следующие задачи:
1 Проанализированы существующие методы управления КА, выявлены недостатки в применяемом на данный момент выборе метода управления КА, а также определена необходимость выбора метода управления КА на этапе проектирования.
2 Сформировано поле знаний, определены параметры для создания методики, построена двухуровневая модель экспертной системы по выбору метода управления КА с использованием продукционных правил.
3 Разработана методика по выбору метода управления КА, которую возможно использовать на этапе проектирования и которая учитывает все сложности процесса управления нового разрабатываемого КА. Методика по выбору метода управления КА на этапе проектирования состоит из восьми этапов.
4 Проведена апробация разработанной методики по выбору метода управления КА на этапе проектирования на примере КА спутниковой системы
«Гонец - Д1М». В результате апробации было отмечено полное совпадение полученных методов управления КА спутниковой системой «Гонец-Д1М» с методами, используемыми в данный момент. Это показывает возможность применения разработанной методики на этапе проектирования.
Научная новизна: предложена методика по выбору метода управления КА на этапе проектирования, учитывающая все сложности процесса управления КА.
Практическая значимость: предложенная методика может применяться на предприятии Акционерное общество «Информационные спутниковые системы» имени академика М. Ф. Решетнёва для определения метода управления КА с целью учёта требований к создаваемой космической системе